アーク炉とは？

電気アーク炉（EAF）としても知られるアーク炉は、電気アークを使用して材料（通常は金属）を融点まで加熱する設備です。 典型的なアーク炉は、一組の電極を介して電荷に電流を流すことにより、材料、または既知の「電荷」を溶かします。 電流の通過によって発生した熱とチャージ表面のアークの組み合わせにより、材料が溶けます。 EAFは、研究および歯科補綴研究所、鋳鉄鋳物工場、および製鉄工場で発見され、数ポンドから400トン以上の範囲の内部容量を持っている場合があります。 アーク炉には、他のタイプの炉に比べていくつかの明確な利点があります。

電気アーク炉は通常、側壁のあるシェルと底の皿状のボウルで構成されています。 グラファイト電極が下ろされる格納式の屋根部分が炉を覆っています。 シェルのボウル部分には、炉床として知られる耐火材料の層が並んでいます。 溶融金属を排出するために使用される蛇口または注ぎ口は、シェルの側面またはボウルの底に取り付けられます。 電極は一般に断面が丸く、電極が燃え尽きたときに新しいセクションを追加できるようにするねじ山付きセクションで構成されています。

アーク炉では、交流（AC）または直流（DC）電源を使用できます。 平均的な鉄鋼プラントのアーク炉は、約60,000,000ボルトアンペア（60 MVA）の定格の変圧器から供給される44,000アンペア以上の400〜900ボルトの電源で動作します。 このタイプのアーク炉は、1時間あたり約80トンの溶鋼を生産できます。 アーク炉のサイズは、約1ポンドの装薬を保持する研究室で使用される小さなユニットから、数百トンの材料を溶解できる大規模な鉄鋼設備にまで及びます。 これらの炉のうち最大のものは、300トンを超える能力を持ち、300 MVA以上の電源を使用します。

アーク溶解のプロセスは非常に簡単です。 炉のボウルまたは炉床が原料で満たされると、電極はチャージに接触するまで下げられます。 その後、通常は低電圧で電流を流してプロセスを開始します。 アークからの放射エネルギーと関連してチャージを流れる電流は、チャージする熱を融解点まで上昇させます。 チャージが完全に溶解すると、温度と化学組成がリモートプローブまたはランスを介してチェックされます。 すべてが正しければ、溶融金属をタップまたは注ぎ出すことができます。

炉で使用される原材料は、pig鉄、焦げた石灰、ドロマイトの添加によって補完されることがよくあります。 これらの添加剤は、溶鋼中の正しい化学バランスを促進し、不純物を浮かび上がらせて電荷を絶縁する表面スラグを形成します。 アーク炉の設置は、他の種類の炉よりもはるかに高い柔軟性を提供します。 スクラップ材料の独占的な供給を使用でき、その出力は需要に合わせて変更できます。 アーク炉は、高炉の場合とは異なり、急速にシャットダウンして再起動することもできます。 また、完成品1トンあたりの設置費用が安く、使用電力も少なくて済みます。